Hyprex: el futuro de la sobrealimentación.

EN_2000GVAdelantamos las razones por las que AMG ha decidido desarrollar un nuevo sistema de sobrealimentación para los motores de cuatro cilindros que usarán los nuevos compactos de AMG.

En la década de los 80 y los 90, los modelos potentes que obtenían altas prestaciones lo hacían mediante bloques de gran cilindrada, dejando los sistemas de sobrealimentación, como los turbocompresores de geometría variable solo para los modelos y motores más exclusivos.

Pero, desde hace pocos años, esta tendencia se ha ido cambiando progresivamente y, ahora, con la filosofía downsizing, la guerra continúa, pero de la forma opuesta a cómo se venía haciendo en los años 80 y 90, reduciendo la cilindrada de los propulsores e implantando un sistema de sobrealimentación que, en la mayor parte de los casos, se realiza mediante un turbocompresor Twin Scroll o también llamado, de doble entrada. Esta es la forma más comúnmente usada por los fabricantes para conseguir una dosis extra de potencia, el control de las emisiones contaminantes y, si se puede decir, la forma más económica y que no requiere calentamientos de cabeza de los ingenieros de motores.

El reto principal reside en la combinación de un motor de cuatro cilindros en línea con un compresor Hyprex, provisto de un accionamiento eléctrico que, con una potencia de 800 W, es capaz de dirigir los gases de escape con una gran presión para introducirlos, de nuevo, en el sistema de alimentación del motor.

Una de las soluciones que se estudió fue sustituir el compresor Hyprex por un sistema Comprex, pero rápidamente fue descartado, ya que en motores de gasolina producía pérdidas de potencia, además de necesitar una correa para que mueva el cigüeñal y este, así, pueda accionar el compresor Comprex.

Así, un equipo de ingenieros de AMG sigue trabajando en el sistema Hyprex, cuyo beneficio es especialmente interesante y por lo que se trabaja a contrarreloj. Puede proporcionar una proporción muy alta de presión a bajas revoluciones, ofreciendo una respuesta extremadamente rápida desde un régimen del motor muy bajo, el motor ofrece una relación de compresión muy eficiente y reduce las emisiones de CO2, además de no necesitar un potente sistema de refrigeración y de lubricación.

Pero, aunque este es el principal reto al que se tienen que enfrentar los técnicos de AMG, hay dos más. El primero es que la temperatura del catalizador puede superar los 600º C y genera demasiadas partículas de CO2, algo que no interesa, y segundo, que si los gases de escape se mezclan con el aire fresco en el sistema de escape, entonces el Hyprex no funciona correctamente.

Ante esta situación, AMG ha decidido mantener un equipo solucionando estos problemas para poder instalar la unidad Hyprex y, en paralelo, otro equipo trabaja sobre una solución más convencional, la de instalar un turbocompresor de doble entrada twin scroll.

A pesar de esta estrategia, en AMG no se rinden, negándose a abandonar el controvertido sistema Hyprex y, prueba de ello es lo que Ola KaelleniusDirector de Mercedes-Benz AMG GmbH ha manifestado: «Vamos a hacer que funcione, porque los problemas no son insuperables y estamos convencidos de que hay enormes beneficios”.

Además, manifestó que es el proyecto ideal para sentar un nuevo hito con respecto al Audi RS3 Sportback o el BMW Serie 1 M Coupé, más especialmente porque “si lo logramos, será lo suficientemente rápido, tendrá el sonido característico de nuestros productos y los compradores tradicionales de AMG no se preocuparán demasiado de que sólo monta cuatro cilindros».

Fuentes internas de AMG nos han comunicado que el nuevo sistema de sobrealimentación va a marcar un importante punto de inflexión con las principales marcas competidoras, Audi y BMW, asistiendo en los próximos meses al anuncio de tal tecnología.

En este artículo, explicaremos por qué Mercedes-Benz AMG va a usar un compresor Hyprex en lugar de un Comprex, algo a lo que aún no se ha atrevido ningún fabricante. Aunque el sistema Hyprex es más simple que un turbocompresor, su implantación en un motor de combustión interna de un vehículo tiene complicaciones que hay que solucionar.

El sistema Comprex es un supercargador que combina las prestaciones de un turbocompresor de geometría variable con las ventajas de un compresor volumétrico,  generando unas ondas de presión. El dispositivo en sí es una cámara cilíndrica con dos orificios, uno en cada extremo, de forma que por uno de ellos entra el aire de admisión y por el otro salen los gases calientes.

Para entenderlo de mejor forma, el aire entra por los colectores de admisión hasta el cilindro por el movimiento descendente del pistón. En el interior del compresor, sólo hay unas láminas giratorias y una rueda y ninguna sección estanca que permita separar el aire de los gases de escape.

El aire hace girar las láminas desplazándose por el interior de la cámara cilíndrica creando una onda de presión. Dado que la rueda está girando perpendicular al movimiento de las ondas de presión y se mueven en un movimiento inclinado hacia el otro extremo de la cámara, se comprime el aire de admisión a velocidad cercana a la del sonido y con una gran presión contra el orificio de la cámara que se encuentra junto a la cámara de combustión. A la vez, los gases de escape siguen a la onda de presión a una velocidad mucho menor, compensándose la presión y generándose una onda de expansión que hace que disminuya la presión que el aire de admisión genera entre las láminas del compresor, volviendo a entrar en las cámaras de combustión.

Una vez que la rueda ha expulsado el aire hacia la cámara de combustión, vuelve a generarse otra onda de expansión, debido a las presiones diferentes que hay dentro y fuera del Comprex pero mucho más potente que la anterior, por lo que vuelve a llenarse de aire.

Este proceso completo se realiza dos veces por cada vuelta de la rueda y dura de tres a seis milésimas de segundo. Pero, para que funcione el Comprex, en primer lugar, se necesita una correa que esté conectada al cigüeñal para que sea esta pieza la que lo haga funcionar y esto supone, una serie de problemas: en primer lugar que, necesariamente, se genera más dióxido de carbono; segundo, que su ubicación en el motor es complicada, más si se trata de un motor de cuatro cilindros, en parte por el problema anterior y, también, porque hay que adaptar las dimensiones del compresor a cada motor; tercero, su precio es dos o tres veces superior al de un turbocompresor Twin Scroll; cuarto, que el tiempo del proceso esté ajustado al milímetro para que no pierdan su efecto las ondas de presión; quinto, dado que no hay tabiques dentro de la carcasa cilíndrica, se puede dar el caso de que se aumente la temperatura del aire de admisión, en cuyo caso no funcionaría el supercargador.

La única ventaja es que al comprimirse el aire tan rápidamente, la respuesta del motor a bajo régimen es inmediata y este beneficio se produce, aún mejor, en los motores diésel.

Por estas cuestiones, AMG ha desechado la instalación de un Comprex en los nuevos motores de cuatro cilindros que ofrecerán, los primeros, el nuevo Clase B AMG y el Clase A AMG, y se ha declinado por un compresor Hyprex.

El Hyprex no necesita de una correa adosada al cigüeñal para hacerlo funcionar, sino que es completamente eléctrico y con ello, no se generan más emisiones de CO2. Su funcionamiento es similar al del Comprex, si bien posee otras ventajas añadidas como que no necesita un sistema de refrigeración y de lubricación propio, proporciona una mayor presión a bajas revoluciones, con lo que la aceleración es más inmediata, es menos pesado que el anterior y mejor aún, su coste es menor.

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AMG estudia una nueva sobrealimentación: investigación en curso (XIII)

Categoría: Técnica
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